自動(dòng)打印機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)

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課

程

設(shè)

計(jì)

說

明

課程名稱：自動(dòng)打印機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

學(xué)校：

專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓名：

學(xué)號(hào)：

1

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年級(jí)：

任課教師：

日期：

摘要

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是機(jī)械原理課程的一個(gè)重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)同時(shí)又是機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃中的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的設(shè)計(jì)實(shí)踐，在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新意識(shí)與能力方面起到十分重要的作用。通過此次課程設(shè)計(jì),可使學(xué)生將課本理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐，從而更全面、系統(tǒng)的穩(wěn)定和加深對(duì)機(jī)械原理課程的基本原理和方法的把握。同時(shí)學(xué)會(huì)確定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案,培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力,以及開發(fā)創(chuàng)新能力。,從幾何的觀點(diǎn)來研究機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的軌跡、位移、速度和加速度的求法,以及按已知條件來設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)的方法。明確課程設(shè)計(jì)目的、步驟，根據(jù)自己的設(shè)計(jì)題目對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行分析，確定輸入，輸出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)型式。

關(guān)鍵字:機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)曲柄滑塊凸輪輪廓設(shè)計(jì)

目錄

1．課程設(shè)計(jì)任務(wù)

2

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書(4)

2．原動(dòng)機(jī)的選擇(7)

3．機(jī)構(gòu)方案分析與優(yōu)化比較(8)

3.1送料機(jī)構(gòu)方案(8)

3.2夾緊機(jī)構(gòu)方案(10)

3.3打印機(jī)構(gòu)方案(12)

3.4輸出機(jī)構(gòu)方案(16)

4.最終選擇方案(18)

4.1機(jī)構(gòu)的選擇(18)

4.2傳動(dòng)的選

擇(19)

3

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5.機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)(22)

5.1運(yùn)動(dòng)循環(huán)表(22)

5.2運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖(22)

7.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)(23)

7.1送料機(jī)構(gòu)的參數(shù)(23)

7.2夾緊機(jī)構(gòu)的參數(shù)(23)

7.3打印機(jī)構(gòu)的參數(shù)(23)

7.4輸出機(jī)構(gòu)的參數(shù)(24)

6.5齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)(25)

8．設(shè)計(jì)總

4

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結(jié)(26)

一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題號(hào)10

自動(dòng)打印機(jī)設(shè)計(jì)

1、功能要求及工藝動(dòng)作分解提醒

1）總功能要求

在產(chǎn)品上打印記號(hào)。它的主要?jiǎng)幼饔腥齻€(gè)：送料到達(dá)打印工位夾緊，然后打印記號(hào)，最終將產(chǎn)品輸出。

2）工作原理及工藝動(dòng)作分解提醒

自動(dòng)打印機(jī)系統(tǒng)的工作原理及工藝動(dòng)作如圖（1）所示，該系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸上的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成送料、夾緊和打印、輸出的任務(wù)。其系統(tǒng)功能如下：

2、原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)要求

1）待打印產(chǎn)品尺寸：長(zhǎng)100～150mm、寬70～100mm、高30～50mm。；

2）產(chǎn)品重量：約5～10N；

3）自動(dòng)打印機(jī)的生產(chǎn)率：80次min；

4）要求機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、運(yùn)動(dòng)靈活可靠、易于制造加工。

5

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3運(yùn)動(dòng)方案構(gòu)思提醒

1)實(shí)現(xiàn)送料——夾緊功能的機(jī)構(gòu)可以采用凸輪機(jī)構(gòu)或有一

定停即刻間的連桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)送料、夾緊機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件將產(chǎn)品推至指定位置，執(zhí)行構(gòu)件中止不動(dòng)，維持推緊力(前有擋塊擠壓)，待打印機(jī)構(gòu)執(zhí)行件打完印記后，被推走。

2)實(shí)現(xiàn)打印功能的機(jī)構(gòu)可以采用平面連桿機(jī)構(gòu)或直動(dòng)(搖擺)凸輪機(jī)構(gòu)。

3)實(shí)現(xiàn)輸出功能的機(jī)構(gòu)可以采用與送料、夾緊機(jī)構(gòu)相類似的機(jī)構(gòu)。為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可考慮固定定位擋塊，而將輸出運(yùn)動(dòng)與送料運(yùn)動(dòng)的方向相互垂直。

4)自動(dòng)打印機(jī)系統(tǒng)采用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸控制三個(gè)機(jī)構(gòu)的

執(zhí)行構(gòu)件完成各自的功能運(yùn)動(dòng)，如何將三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件均固定在主軸上而達(dá)到設(shè)計(jì)要求是需要認(rèn)真考慮。自動(dòng)打印機(jī)系統(tǒng)的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制，因此實(shí)現(xiàn)三個(gè)分功能運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)必需聯(lián)動(dòng)，且其主要?jiǎng)幼饕獏f(xié)調(diào)。所以首先要構(gòu)思各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行順序，然后勾畫出描述各機(jī)構(gòu)動(dòng)作協(xié)調(diào)協(xié)同的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，最終按執(zhí)行路線連成整機(jī)，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊。

4、建議完成的設(shè)計(jì)工作量

6

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1）此題設(shè)計(jì)的時(shí)間為一周

2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。

3）按工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；

4）構(gòu)思系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案(至少兩個(gè)以上)，進(jìn)行方案評(píng)價(jià)，選出較優(yōu)方案。

5）對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)選型及尺寸設(shè)計(jì)。

6）繪制系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。

7）編寫設(shè)計(jì)說明書。

二、原動(dòng)機(jī)的選擇

原動(dòng)機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中的舉動(dòng)部分，它為系統(tǒng)提供能量獲驅(qū)動(dòng)，并將能量轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)所需要的運(yùn)動(dòng)形式。如：轉(zhuǎn)動(dòng)、往復(fù)移動(dòng)、往復(fù)搖擺，是機(jī)械系統(tǒng)中不可或缺的一部分，而機(jī)械系統(tǒng)仿真方案設(shè)計(jì)中必需根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，考慮和適合的原動(dòng)機(jī)。

對(duì)于自動(dòng)打印機(jī)來說，選擇的電動(dòng)機(jī)的額定功率必需滿足負(fù)載要求，而且必需保證在啟動(dòng)時(shí)可以順利地運(yùn)行，所以選擇轉(zhuǎn)速960rmin的電動(dòng)機(jī)比較適合，可以保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。考慮到現(xiàn)場(chǎng)能源供應(yīng)狀況，它往往工作在有電源的條件下，這樣我們就會(huì)選擇電力驅(qū)動(dòng)，由于它的成本低，操作控制便利，機(jī)

械好的范圍廣，另一方面考慮到原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作制度

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與工作機(jī)相匹配，根據(jù)打印機(jī)工作的頻繁程度選取相應(yīng)的工作

制度。在此打印機(jī)工作中還需對(duì)原動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，過載，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，掉速和控制等方面提出要求，需要保證打印機(jī)的印頭和夾緊機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)不然會(huì)使打印的記號(hào)模糊不清。

由于在此機(jī)械運(yùn)動(dòng)中執(zhí)行構(gòu)件要求的效率不是很大，所以經(jīng)過多方面的考慮我選了960轉(zhuǎn)min的電動(dòng)機(jī)。型號(hào)為Y2-132S-6。

三、機(jī)構(gòu)方案分析與優(yōu)化

比較

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打印功能，可將功能分解為如下的功能：送料功能、夾緊功能、打印功能、輸出功能。每個(gè)功能提出兩個(gè)以上的方案，并分析各個(gè)方案的功能和工作原理及各優(yōu)點(diǎn)與缺

點(diǎn)并從中選出最油的方案。

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3.1送料機(jī)構(gòu)方案1

機(jī)構(gòu)見圖如下：

結(jié)構(gòu)和工作原理：該機(jī)構(gòu)為可調(diào)行程的繞線機(jī)構(gòu)，滑塊1通過滑槽帶動(dòng)推桿2左右移動(dòng)。通過桿4可以調(diào)理?xiàng)U2的推程。

優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)不同工件的尺寸來調(diào)理推桿的行程，使工件確鑿的送到打印機(jī)構(gòu)正下方，而且行程調(diào)理也便利。此外，承載能力較強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)速度高，提高了工作效率。

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)繁雜，加工難度大，使制造誤差加大。傳動(dòng)路線比較長(zhǎng)，易產(chǎn)生較大的誤差積累，而且可靠性一般

3.1送料機(jī)構(gòu)方案2

機(jī)構(gòu)見圖如下：

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10結(jié)構(gòu)和工作原理：采用凸輪推桿機(jī)構(gòu)將工件推至指定位置。當(dāng)壓頭向上升起的時(shí)候，凸輪在電機(jī)的傳動(dòng)下在推程時(shí)將推桿和滑塊向右送料到壓頭正下方；在遠(yuǎn)休角時(shí)推桿靜止不動(dòng)，使印頭有足夠的時(shí)間打?。粔侯^上升時(shí)，推桿回程，滑塊向左運(yùn)動(dòng)，避免了滑塊與印頭產(chǎn)生干擾；當(dāng)推桿處于近休角時(shí)，推桿靜止不動(dòng)，使工件可以有時(shí)間順利落下。

優(yōu)點(diǎn)：凸輪機(jī)構(gòu)可以有效的避免剛性沖擊，延長(zhǎng)構(gòu)建的工作壽命。凸輪在其近休止和遠(yuǎn)休止時(shí)有一定的間歇時(shí)間，從而保證打印的時(shí)候工件處于靜止?fàn)顟B(tài)；其次在設(shè)計(jì)使，使其推程運(yùn)動(dòng)角大于回程運(yùn)動(dòng)角，這樣就回產(chǎn)生急回的運(yùn)動(dòng)特性，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的作用。無需采用其他的

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定位裝置，就可獲得高的定位精度。且機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，儉約使用空間。

缺點(diǎn)：此機(jī)構(gòu)不夠平穩(wěn)，打印時(shí)不易隊(duì)中。而且凸輪的輪廓線比較難設(shè)計(jì)，制造難度過大又易磨損所以為保證一定的耐磨性就需要高強(qiáng)度的合金，也就增加了成本。

3.1送料機(jī)構(gòu)方案3

機(jī)構(gòu)見圖如下：

結(jié)構(gòu)和工作原理：采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)壓頭向上升起的時(shí)候，曲柄在電機(jī)的帶動(dòng)下通過連桿將滑塊向右送料到壓頭正下方；壓頭下降的時(shí)候，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊向左運(yùn)動(dòng)，避免了滑塊與壓頭產(chǎn)生干擾。

優(yōu)點(diǎn)：此連桿機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)，從而提高了生產(chǎn)效率。

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其運(yùn)動(dòng)副是低副為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤(rùn)滑好，磨損小，加工制造簡(jiǎn)單，且連桿機(jī)構(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對(duì)保證工作的可靠有利。凸輪的使用簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位確鑿，便于制造，儉約成本。

缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)力度不夠大，機(jī)構(gòu)不夠靈活。而且連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必需經(jīng)過中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，因而傳動(dòng)路線較長(zhǎng)，易產(chǎn)生較大的誤差積累，同時(shí)也使效率降低。

3.2夾緊機(jī)構(gòu)方案1

機(jī)構(gòu)見圖如下：

結(jié)構(gòu)和工作原理：此夾緊機(jī)構(gòu)是通過在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上加擋板來固定工件，擋板按工件的尺寸大小來設(shè)計(jì)。由槽輪機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)品不被甩出。

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優(yōu)點(diǎn)：利用槽輪機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，使旋轉(zhuǎn)臺(tái)

可以確鑿的定位接收送料機(jī)構(gòu)推來的工件。旋轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)有四個(gè)擋板，當(dāng)一個(gè)擋板裝一個(gè)工件進(jìn)行打印時(shí)，槽輪旋轉(zhuǎn)90度可以繼續(xù)接收其次個(gè)工件，提高了工作效率。而且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工難度也相對(duì)較小。

缺點(diǎn)：利用旋轉(zhuǎn)臺(tái)加大了機(jī)構(gòu)的重量，而且利用槽輪機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)對(duì)裝配、調(diào)整要求嚴(yán)格。

3.2夾緊機(jī)構(gòu)方案2

機(jī)構(gòu)見圖如下：

結(jié)構(gòu)和工作原理：當(dāng)凸輪在推程時(shí)，將推桿往下壓，迫使

桿3和桿4張開；在遠(yuǎn)休角時(shí)有間歇運(yùn)動(dòng)，工件靜止，使

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壓頭有時(shí)間進(jìn)行打印。當(dāng)回程的時(shí)候，彈簧將推桿2往上彈，使桿3和桿4收縮加緊工件。當(dāng)其在近休角的時(shí)，由于間歇運(yùn)動(dòng)，課使下一個(gè)工件有足夠時(shí)間到達(dá)壓頭下方。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較為緊湊，承載能力較強(qiáng)，而且可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。

缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)相對(duì)加緊機(jī)構(gòu)方案1較為繁雜，可靠性和耐磨性較差，而且加工難度加大，使制造的誤差也增大。

3.3打印機(jī)構(gòu)方案1

機(jī)構(gòu)見圖如下：

結(jié)構(gòu)和工作原理：采用曲柄滑桿機(jī)構(gòu)將印頭打在工件上，實(shí)現(xiàn)打印功能。

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優(yōu)點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)為低副。其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤(rùn)滑好，磨損小，加工制造簡(jiǎn)單，且連桿機(jī)構(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對(duì)保證工作的可靠有利。凸輪的使用簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位確鑿，便于制造，儉約成本。

缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)力度不夠大，機(jī)構(gòu)不夠靈活。在連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中，連桿所產(chǎn)生的慣性力難以用一般方法消除，因而此機(jī)構(gòu)不宜用于高速運(yùn)動(dòng)。協(xié)同要求相對(duì)較高，并且各桿的長(zhǎng)度及擺放位置比較難確定。而且各桿尺寸要求高，所以很難實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。

3.3打印機(jī)構(gòu)方案2

機(jī)構(gòu)見圖如下：

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結(jié)構(gòu)和工作原理：此機(jī)構(gòu)由凸輪，推桿和彈簧組成。當(dāng)凸輪在遠(yuǎn)休止時(shí)，將彈簧壓縮來實(shí)現(xiàn)打印。當(dāng)凸輪回程時(shí)，彈簧將推桿彈上去，在進(jìn)休角時(shí)等待送料過來，然后繼續(xù)進(jìn)行打印下一個(gè)工件。

優(yōu)點(diǎn)：有一定得間歇運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，占的空間比較少。而且承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)速率大而平穩(wěn)。

缺點(diǎn)：凸輪設(shè)計(jì)難度較大，協(xié)同要求高，并且對(duì)送料裝置的擺放與類型的選擇造成一定的麻煩，很難實(shí)現(xiàn)批量的生產(chǎn)。

3.3打印機(jī)構(gòu)方案3

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機(jī)構(gòu)見圖如下：

結(jié)構(gòu)和工作原理：凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滑塊3來帶動(dòng)桿2搖擺，從而使桿4和印頭上下運(yùn)動(dòng)以達(dá)到?jīng)_壓的目的。

優(yōu)點(diǎn)：具有急回運(yùn)動(dòng)，可提高生產(chǎn)效率。

缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)的不夠平穩(wěn)，而且凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為繁雜，制造難度過大，又簡(jiǎn)單磨損，質(zhì)量也大。。

3.3打印機(jī)構(gòu)方案4

機(jī)構(gòu)見圖如下

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畢業(yè)